《数据库结构》课件

数据库结构数据库结构是指数据在数据库中的组织方式，它决定了数据的存储、访问和管理方式by数据库基本概念数据组织数据库管理系统数据库用户数据库将数据存储在结构化的表格中，方便DBMS用于创建、维护和访问数据库，提用户通过DBMS与数据库交互，查询、更访问和管理供了数据管理的工具新和管理数据数据模型数据模型是数据库系统中对数据结构和关系的抽象表示它描述了数据之间的联系和组织方式，为数据库设计和实现提供指导常见的数据模型包括层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等关系模型以表格的形式组织数据，并通过主键和外键建立关联，是目前最常用的数据模型关系数据模型数据结构化关系运算

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2.12关系模型使用二维表存储数据关系代数定义了操作关系表的，表包含行（元组）和列（属方法，包括选择、投影、连接性）和并集等数据完整性规范化理论

3.

4.34通过数据完整性约束确保数据关系数据库规范化理论旨在减一致性和准确性，包括主键约少数据冗余，提高数据库性能束、外键约束等和维护效率关系代数及其运算并集运算1将两个关系合并成一个新的关系，包含两个关系的所有元组，去除重复元组交集运算2返回两个关系中同时存在的元组，即在两个关系中都出现的元组差集运算3从第一个关系中删除在第二个关系中出现的元组，得到第一个关系中独有的元组笛卡尔积运算4将两个关系的所有元组进行配对，生成一个新的关系，包含所有可能的元组组合选择运算5从关系中选择满足特定条件的元组，形成一个新的关系投影运算6从关系中选择指定的属性列，生成一个新的关系连接运算7将两个关系基于公共属性进行连接，形成一个新的关系数据定义语言DDL创建数据库创建表使用CREATE DATABASE语句创建新的数据库，并指定数据库名使用CREATE TABLE语句创建新的数据表，定义表名、列名、数据称和相关属性类型和约束修改表结构删除数据库和表使用ALTER TABLE语句修改现有数据表结构，例如添加或删除列使用DROP DATABASE和DROP TABLE语句删除数据库和数据表、修改列数据类型等关系模式与数据完整性关系模式定义了关系数据库中表结构，包括属性名称、数据类型和约束数据完整性确保数据准确性、一致性和可靠性，防止错误数据进入数据库完整性约束描述实体完整性每个关系表都必须有主键，主键值不能为null参照完整性外键值必须匹配主表中的主键值，确保数据一致性域完整性每个属性值必须来自其定义域，确保数据类型正确关系数据库规范化理论关系数据库规范化理论，旨在通过分解关系模式，消除数据冗余，减少数据更新异常，提高数据完整性第一范式1NF1属性不可再分第二范式2NF2满足1NF且部分依赖消除第三范式3NF3满足2NF且传递依赖消除BCNF4满足3NF且所有决定因素都是候选键第四范式4NF5满足BCNF且多值依赖消除数据库规范化理论提供了一套规范化的标准和方法，指导数据库设计人员设计出高质量的数据库视图的定义与应用虚拟表数据安全视图是基于基本表或其他视图的虚表视图可以限制用户对数据的访问权限，不包含实际数据，保护敏感信息数据访问数据管理视图简化了对数据的访问，提供更清视图可以帮助简化数据库管理，方便晰的逻辑结构数据的维护和更新存储结构与数据索引存储结构是数据库如何组织数据的物理表示数据索引是一种数据结构，用于快速查找和访问数据它使用指针指向数据块中的实际数据位置常见的存储结构包括堆文件组织、索引顺序组织、哈希文件组织等索引类型包括主索引、辅助索引和聚集索引数据查询语言DQL结构化查询语言的基本语法SQL DQLSQL是标准化的数据查询语言，用于检索和处理关系数据库中的DQL语句通常以SELECT开头，并包含要检索的列和表数据DQL还支持WHERE子句用于过滤数据，以及ORDER BY子句用DQL允许用户根据需要提取数据，支持各种查询条件和复杂逻辑于排序结果语句的使用SELECT基本语法SELECT语句用于从数据库表中检索数据基本语法包括SELECT、FROM和WHERE子句，用于指定要检索的列、表和条件列选择使用星号*选择所有列，或使用列名列表选择特定列可以使用AS子句重命名列名，方便理解条件过滤WHERE子句用于指定检索条件，过滤满足条件的行可以使用运算符、比较符和逻辑运算符构建复杂条件排序ORDER BY子句用于对结果集进行排序，可以使用列名和ASC或DESC指定排序顺序可以使用多个列进行多级排序多表查询与连接内连接1返回两个表中匹配条件的所有行左外连接2返回左表所有行，右表匹配条件行右外连接3返回右表所有行，左表匹配条件行全连接4返回所有表中所有行连接操作用于将多个表中的数据组合在一起内连接只返回匹配条件的行，而外连接则包括所有行全连接返回所有可能的组合聚合函数与分组聚合函数分组

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2.12聚合函数是对数据集进行汇总将数据集根据特定列的值进行计算，例如求和、平均值、最分组，并对每组数据应用聚合大值等函数进行计算子句

3.HAVING

4.GROUP BY34对分组后的结果进行过滤，只通过分组，可以更好地分析数保留满足条件的组据，并提取有价值的信息子查询的应用嵌套查询1子查询嵌套在主查询中数据筛选2根据子查询结果筛选数据数据关联3关联两个或多个表，提高查询效率数据聚合4利用子查询进行分组统计子查询作为一种高级查询技术，在实际应用中发挥着重要作用它可以实现数据筛选、关联、聚合等功能，提高查询效率和灵活性数据操作语言DML数据操作语言常用语句DML数据操作语言DML用于对数据库中的数据进行增删改查操作•INSERT插入新数据•UPDATE修改已有数据DML包括INSERT、UPDATE、DELETE等语句•DELETE删除数据数据操作语言DMLINSERT将新数据插入数据库表中UPDATE修改现有数据记录DELETE删除数据记录事务处理基本概念原子性一致性事务是一个不可分割的操作单元，要么全部成功，要么全部失事务必须确保数据库从一个一致的状态转换到另一个一致的状败态隔离性持久性多个事务并发执行时，不能互相干扰，相互独立一旦事务成功完成，其结果将永久保存在数据库中事务的特性ACID原子性一致性隔离性持久性Atomicity ConsistencyIsolation Durability事务是一个不可分割的操作单事务执行前和执行后，数据库多个事务并发执行时，彼此之一旦事务成功完成，其对数据元，要么全部成功，要么全部必须处于一致的状态间互不干扰，每个事务仿佛独库的更改将永久保存失败自运行并发控制机制乐观锁悲观锁乐观锁假设并发操作很少发生，并允许操悲观锁假设并发操作频繁，并在访问数据作继续，然后在提交时检查冲突之前获取锁，以防止其他事务同时修改数据如果发生冲突，则回滚事务，并尝试再次提交例如，版本号机制锁机制可以保证数据的完整性，但可能导致性能下降，因为锁会阻止其他事务访问数据锁机制与死锁问题锁机制防止并发访问冲突，保持数据一致性死锁问题多个事务互相等待对方释放资源死锁解决•死锁检测•死锁预防•死锁恢复备份和恢复数据备份的重要性数据恢复方法备份策略与工具定期备份数据库可以防止数据丢失，有效保当数据库出现故障或意外损坏时，可以使用•制定合理的备份策略，定期备份数据库护数据库的安全性和完整性备份数据恢复丢失的数据，确保业务连续性数据，以确保数据的安全性•选择合适的备份工具，例如数据库自带工具或第三方备份软件，进行数据备份和恢复操作数据库安全性数据加密访问控制保护敏感信息，防止未经授权的访问通过用户身份验证和授权，限制对数据的访问数据备份入侵检测定期备份数据，以防数据丢失或损坏监控数据库活动，发现可疑行为并采取措施权限管理用户身份验证授权12数据库系统根据用户身份识别分配不同类型的访问权限，例，验证其访问权限如读取、写入或修改数据角色管理访问控制列表ACL34创建角色并分配权限，简化管定义用户或角色可以访问的特理流程定对象或数据数据库体系结构数据库体系结构是指数据库系统内部各个组件之间的组织结构，以及它们之间的相互关系主要包括物理层、概念层和外部层，分别对应着物理存储结构、数据模型和用户视图，提供不同的抽象级别分布式数据库系统数据分片数据复制将大型数据库拆分成多个较小的将数据复制到多个节点上，以提部分，分布在不同服务器上，以高容错能力，确保数据可用性提高性能和可扩展性分布式事务处理数据一致性协调跨多个节点的事务，保证数确保分布在多个节点上的数据保据一致性和完整性持一致，并解决并发访问导致的数据冲突问题数据库性能优化查询优化优化查询语句，选择最优执行计划索引优化创建合适索引，加速数据检索存储优化选择合适的存储结构和硬件配置数据库系统未来发展趋势云原生数据库人工智能与数据库云计算快速发展，数据库系统向人工智能技术赋能数据库，提高云端迁移趋势数据库效率和智能化水平数据安全与隐私数据管理与分析数据安全和隐私保护成为关键，数据管理和分析工具与技术不断数据库技术需要加强安全性发展，数据库系统更便捷易用总结与展望数据库技术发展方向数据库应用展望云数据库逐渐成为主流数据管理逐渐走向智能化新技术不断数据库应用将更广泛，涵盖各个领域，例如金融、医疗、教育等融合，例如人工智能、物联网、区块链等数据安全和隐私保护愈发重要。